DE2262619A1 - MULTI-ANGLE PISTON FOR CIRCULAR PISTON COMBUSTION MACHINERY AND THE PROCESS FOR ITS MANUFACTURING - Google Patents
MULTI-ANGLE PISTON FOR CIRCULAR PISTON COMBUSTION MACHINERY AND THE PROCESS FOR ITS MANUFACTURINGInfo
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Description
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.AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulrr./Württ. und WANKEL GMBH, Lindau/Bodensee.AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulrr./Württ. and WANKEL GMBH, Lindau / Bodensee
Mehreckiger·Kolben für Kreiskolben-Brennkraftinaschinen und Verfahren zu seiner Herstellung.Polygonal piston for rotary piston internal combustion engines and its method of manufacture.
Die Erfindung betrifft einen mehreckigen Kolben für Kreiskolben-Brennkraftmaschinen in Troehoidenbauart, mit einer die Kolbenflanke bildenden äußeren Umfangswand, zueinander parallelen Seitenteilen und einer die zentrale Lagernabe bildenden inneren Umfangswand, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a polygonal piston for rotary piston internal combustion engines in Troehoid design, with an outer circumferential wall forming the piston flank, parallel to one another Side parts and an inner peripheral wall forming the central bearing hub, as well as a method for its manufacture.
Derartige Kolben werden bisher stets als Gußteil hergestellt, wozu teure Gußformen und verlorene Gußkerne erforderlich sind. Der Gußrohling muß an allen Außenflächen bearbeitet werden. Die·Reinigung der inneren Hohlräume von Kernsand-Resten bereitet Schwierigkeiten. Die Wandstärken eines Gußkolbens sind verhältnismäßig groß und nicht absolut gleichmäßig, so daß sich Unwuchten ergeben, die durch entsprechende Materialab-. tragung nachträglich beseitigt herden müssen.Such pistons have always been made as a cast part, for which expensive molds and lost casting cores are required. The cast blank must be machined on all outer surfaces. · The cleaning of the inner cavities of core sand residues prepares Trouble. The wall thicknesses of a cast piston are relatively large and not absolutely uniform, so that imbalances result from the corresponding material ab-. must subsequently be eliminated.
.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehreckigen Kolben- der vorstehend genannten Art zu schaffen, der sich . durch einfachere Fertigung,* geringes Gewicht und geringe Unwucht auszeichnet.The invention is based on the object of a polygonal Piston of the type mentioned above to create the. due to simpler production, * low weight and low Imbalance.
Der erfindungsgemäße Kolben ist dadurch gekennzeichnet, daß seine Wände aus spanlos verformten Stahlblech-Einzelteilen bestehen, die an ihren Berührungsstellen miteinander verlötet oder verschweißt sind.The piston according to the invention is characterized in that its walls are made from individual sheet steel parts which are deformed without cutting exist, which are soldered or welded together at their points of contact.
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Der erfindungpgornäße Vorschlag gewährleistet, daß die einzelnen V.'an de des Kolbens jeweils absolut gleichbleibende Wandstärken aufweisen, die erheblich kleiner sein können als diejenigen von Gußkolben, wodurch sich ein geringeres Gewicht und eine geringere Unwucht ergibt. Zumindest die äußere, die Kolbenflankcn bildende Urnfangs fläche bedarf keinerlei Nachbearbeitung. Durch die kleineren WandstärkenThe proposal according to the invention ensures that the individual V.'an de of the piston each have absolutely constant wall thicknesses, which can be considerably smaller than those of cast pistons, resulting in a lower Weight and a lower imbalance results. At least the outer circumferential surface forming the piston flanks is required no post-processing. Due to the smaller wall thicknesses
wird auch eine bessere Kühlung erreicht. ,better cooling is also achieved. ,
Vorzugsweise ist die äußere Umfangswand des Kolbens aus unter sieh gleichen, jeweils eine Kolbenflanke bildenden, maßgenau gestanzten Stahlblechteilen gebildet, welche auf den Unifangsflächen der die Seitenwände bildenden Stahlblechplatten aufliegen und mit diesen verlötet oder verschweißt sind. Die Lagernabe besteht aus einem im Querschnitt U-förmigen, gegebenenfalls von zwei spiegelbildlichen Teilen gebildetes Blechteil, dessen Schenkel mit den Innenflächen der Seitenfläche verschweißt oder verlötet sind. Die die Kolbenflanke bildenden Stahlblechteile sind ebenso wie die Seitenwände bildenden Stahlblechteile Gleichteile, zu deren Herstellung einfache Präge- und Stanzvorrichtungen ausreichen.Preferably, the outer peripheral wall of the piston is made from under see the same, each forming a piston flank, dimensionally accurate Formed stamped sheet steel parts, which rest on the university surfaces of the sheet steel plates forming the side walls and are soldered or welded to these. The bearing hub consists of a U-shaped cross-section, if necessary Sheet metal part formed by two mirror-image parts, the legs of which with the inner surfaces of the side surface are welded or soldered. The sheet steel parts forming the piston flank are just like the side walls forming sheet steel parts identical parts for their manufacture simple embossing and punching devices are sufficient.
Da in den Kolbenecken Radialnutcn zur Aufnahme von Dichtelementen erforderlich sind, ist es zweckmäßig, in diesen Kolbenecken, die durch Aneinanderstoßen benachbarter Kolbenflanken gebildet sind, Einsatzstücke aus Profilmaterial anzuordnen, die mit den benachbarten Innenflächen der die 'Kolbenflanken bildenden Stahlblechteile verbunden sind und Radialnuten zur Aufnahme von Dichtelernenten aufweisen. Diese Einsatzstücke können sich durch die die Seitenwände bildenden Stahlblechplatten hindurch erstrecken, wodurch die Gefahr von Undichtigkeiten vermieden wird, da die Radialnut nicht durch mehrere miteinander verbundene Bauteile verläuft.Since radial grooves are required in the piston corners to accommodate sealing elements, it is expedient to use these Piston corners formed by abutting adjacent Piston flanks are formed to arrange inserts made of profile material, which with the adjacent inner surfaces the sheet steel parts forming the piston flanks are connected and have radial grooves for receiving sealing elements. These insert pieces can extend through the sheet steel plates forming the side walls, whereby the risk of leaks is avoided because the radial groove is not connected by several interconnected components runs.
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Eine der die Seitenwände bildenden Stahlblechplatten ist vorzugsweise aus härtbarem Stahl gefertigt und mit einer einen Teil des Kolbengetriebes bildenden Innenverzahnung versehen. Diese Innenverzahnung kann vor- dem Zusammenbau des Kolbens vorverzahnt werden. Dies ergibt eine erhebliche Vereinfachung gegenüber dem bisher für sich hergestellten und am Kolben befestigten Zahnrad. 'One of the sheet steel plates forming the side walls is preferably made of hardenable steel and with internal teeth forming part of the piston gear Mistake. This internal toothing can before assembly of the piston are pre-cut. This results in a considerable simplification compared to what was previously produced for itself and gear attached to the piston. '
Die die Seitenwände bildenden Stahlblechplatten können an ihren Innenflächen parallel zu den Umfangskanten und nahe derselben verlaufende Nuten aufweisen, die im Betrieb- von Kühlflüssigkeit durchströmt werden, wodurch der Bereich gekühlt wird, in welchem an der Außenfläche der Seitenwände Axialdichtungen angebracht sind.The sheet steel plates forming the side walls can have their inner surfaces parallel to and close to the peripheral edges the same have extending grooves through which coolant flows during operation, whereby the area is cooled, in which axial seals are attached to the outer surface of the side walls.
Um eine gute Durchströmung des Innenraums des Kolbens mit Kühlflüssigkeit zu gewährleisten, können zwischen den Kolbenflanken und der Lagernabe im Querschnitt T-förmige Leitbleche angeordnet werden, deren Mittelstege in der Mitte von in der Lagernabe vorgesehenen Kühlmittel-Zuflußbohrung liegen. Die zugeführte Kühlflüssigkeit wird durch diese Stege in Umfangsrichtung sowohl zu der einen als auch zu der anderen benachbarten Kolbenecke umgelenkt.To ensure a good flow of coolant through the interior of the piston To ensure, can be T-shaped in cross section between the piston flanks and the bearing hub Guide plates are arranged, the central webs of which in the middle of the coolant inflow bore provided in the bearing hub lie. The supplied cooling liquid is through these webs in the circumferential direction both to the one and deflected to the other adjacent piston corner.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kolbens, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stahlblech-Einzelteile maßgenau gestanzt und die"Einsatzstücke für die Kolbenecken aus Profilmaterial abgelängt werden, die Innenverzahnung der die eine Seitenwand bildenden Stahlblechplatte durch Feinstanzen vorverzahnt wird, dann alle Einzelteile mit einer Seitenwand zur · Lagefixierung unter Belassung eines Lötspaltes heftgeschv.'oißt werden, darauf an d.en Stoßstellen pastenförmige Lötmittel angebracht und die zweite Seitenwand eingesetzt wird, anschließend die Einzelteile in einem Lötofen mit-· einander verlötet werden, dann die die InnenverzahnungThe invention also relates to a method of manufacture of a piston according to the invention, which is characterized in that the sheet steel individual parts are stamped with accurate dimensions and the "inserts for the piston corners made of profile material are cut to length, the internal toothing of the sheet steel plate forming a side wall is pre-toothed by fine blanking is, then all individual parts with a side wall to fix the position while leaving a soldering gap pasted solder is applied to the joints and the second side wall is inserted then put the individual parts in a soldering furnace with are soldered to each other, then the internal teeth
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tragende· Seitenwand nur im vorverzahnten Bereich durch z.B. Hochfrequenzverfahren gehärtet und schließlich die Lagerbohrung j die Innenverzahnung und die Nuten zur Aufnahme von Diehteleinenten durch mechanische Bearbeitung fertiggestellt werden.load-bearing side wall only in the pre-cut area by e.g. High-frequency process hardened and finally the bearing bore j the internal teeth and the grooves for receiving Diehteleinenten finished by mechanical processing will.
In Abwandlung dieses Verfahrens können die die Kolbenflanken bildenden Stahlblechteile mit den die Seitenwände bildenden Stahlblechplatten z.B. durch Elektronenstrahlschweißen oder Laserstrahlschweißen miteinander verbunden werden.In a modification of this method, the sheet steel parts forming the piston flanks can be combined with those forming the side walls Sheet steel plates are connected to one another e.g. by electron beam welding or laser beam welding.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgernäßen Kolbens ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:An embodiment of a piston according to the invention is shown in the drawing. It shows:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Kolbens teilweise im Schnitt gemäß Linie A-A in Fig. 2,Fig. 1 is a side view of the piston partially in section along line A-A in Fig. 2,
Fig. 2 einen Längsschnitt gernäß Linie B-B in Fig. 1,Fig. 2 is a longitudinal section along line B-B in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht in Richtung des Pfeils X in Fig. 1, undFig. 3 is a plan view in the direction of arrow X in Fig. 1, and
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung des Kolbens mit allen Einzelteilen vor dem Zusammenbau.Fig. 4 is an exploded view of the piston with all the individual parts before assembly.
Der dargestellte dreieckige Kolben weist eine äußere Umfangswand auf, die aus drei maßgenau gestanzten Blechteilen 1 gebildet wird, zwei zueinander parallele, von gestanzten Stahlblechplatten 2 und 3 gebildete Seitenwände und eine von zwei spiegelbildlichen Gleichteilen 4 gebildete, im Querschnitt U-förmige Kolbennabe. Die Kolbenflanken 1 übergreifen, wie ersichtlich, die Seitenwände 2 und 3, um eine Trennfuge in dem Bereich zu vermeiden, der den Verbrennungsgasen und -drücken direlct ausgesetzt ist. In den Kolbenecken, die durch AneinanderstoVion benachbarter Kolbenflanken 1 gebildet sind, sind Einsatzstücke 5 aus Profilmaterial ange-The triangular piston shown has an outer circumferential wall which is formed from three precisely stamped sheet metal parts 1, two parallel side walls formed by stamped sheet steel plates 2 and 3 and a piston hub with a U-shaped cross section and formed by two mirror-image identical parts 4. As can be seen, the piston flanks 1 overlap the side walls 2 and 3 in order to avoid a parting line in the area which is directly exposed to the combustion gases and pressures. In the piston corners, which are formed by the juxtaposition of adjacent piston flanks 1, insert pieces 5 made of profile material are attached.
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ordnet, die zur Aufnahme von nicht dargestellten Radialnuten für Dichtelemente dienen. Diese Einsatzstücke 5 können sich, wie Fig. 2 zeigt, zwischen den beiden Seitenwänden 2 und 3 erstrecken, sie können sich jedoch auch durch diese hindurch bis zu den Außenflächen der Seitenwände fortsetzen, was den Vorteil hat, daß die Radialnuten nicht durch Trennflächen zwischen miteinander verbundenen Bauteilen verlaufen'. Zwischen den Kolbenflanken 1 und der Lagernabe 4 sind Leit-arranged, which serve to accommodate radial grooves, not shown, for sealing elements. These insert pieces 5 can as FIG. 2 shows, extend between the two side walls 2 and 3, but they can also extend through them to continue up to the outer surfaces of the side walls, which has the advantage that the radial grooves are not through parting surfaces run between interconnected components'. Between the piston flanks 1 and the bearing hub 4 are guide
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bleche ο angeordnet, die aus jeweils zwei sich zu einem T-Profil ergänzenden Blechen bestehen. Die Mittelstege 7 der so gebildeten T-Profile liegen jeweils in der Mitte von Zuflußbohrungen 8, die in der Lagernabe 4 vorgesehen sind. Die durch diese Bohrungen 8 einströmende Kühlflüssigkeit wird durch die Stege J in Richtung der Pfeile 9 nach links und rechts zu den benachbarten Kolbenecken hin abgelenkt. Auf der anderen Seite der Kolbennabe 8 sind"Abflußbohrungen 10 für die Kühlflüssigkeit vorgesehen.Sheets ο arranged, each consisting of two sheets that complement each other to form a T-profile. The central webs 7 of the T-profiles formed in this way each lie in the middle of inflow bores 8 which are provided in the bearing hub 4. The cooling liquid flowing in through these bores 8 is deflected by the webs J in the direction of the arrows 9 to the left and right to the adjacent piston corners. On the other side of the piston hub 8 “drainage bores 10 are provided for the cooling liquid.
Die Innenflächen der Seitenwände 2 sind mit Nuten 11 versehen, Vielehe parallel zu den Umfangskanten und nahe derselben verlaufen. Diese Nuten 11 werden im Betrieb von der Kühlflüssigkeit durchströmt., wodurch eine Kühlung der Seitenwände in dem Bereich stattfindet, in welchem an den Außenflächen die Axialdichtungen des Kolbens angeordnet sind.The inner surfaces of the side walls 2 are grooved 11, polygons parallel to and close to the peripheral edges get lost. The cooling liquid flows through these grooves 11 during operation, thereby cooling the side walls takes place in the area in which the axial seals of the piston are arranged on the outer surfaces.
Die Seitenwand 3 ist aus härtbarem Stahl gefertigt und mit einer Innenverzahnung 12 versehen, Vielehe einen Teil des üblichen Kolbengetriebes bildet.The side wall 3 is made of hardenable steel and with an internal toothing 12 provided, many marriage a part of the usual piston gear forms.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Bereich jeder Kolbenecke ein den Kolben durchdringendes Rohr IJ eingesetzt, welches dazu dient, im Betrieb einen Druckausgleich zwischen den beiden Kolbenseiten zu erreichen.In the illustrated embodiment, a tube IJ penetrating the piston is inserted in the area of each piston corner, which serves to achieve pressure equalization between the two piston sides during operation.
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Sämtliche Einzelteile des Kolbens sind vorzugsweise zu-■sammengelötet. Dabei v/erden in einer Haltevorrichtung alle Einzelteile den Kolbens r<,it Ausnahme einer Seitenwand auf die andere Seitenwand aufgesetzt und unter Einhaltung eines Lötspalten von beispielsweise Oj2mm durch Schweißpunkte fixiert. Darauf wird an den Stoß- oder Berührungsstellen der Einzelteile ein pastonfBrmiges Lötmittel, vorzugsweise Kupferlot mit Nickel zusatz, angebracht, die andere Seitenwand eingesetzt und der so vorbereitete-und zusammengesetzte Kolben in einen Lötofen gebracht, v/o bei einer Temperatur von etvia 1100° alle Einzelteile miteinander dicht verlötet werden. Nun wird die die Innenverzahnung tragende Seitenwand 3 in) vorverzahnten Bereich z.B. durch Hochfrequenz gehärtet und schließlich werden die Lagerbohrung, die Innenverzahnung und die Nuten zur Aufnahme der Dichtelerneritc durch mechanische Bearbeitung fertiggestellt. All individual parts of the piston are preferably ■ soldered together. In this case, all individual parts ground the piston r <in a holding device, with the exception of a side wall put on the other side wall and maintaining a soldering gap of, for example, Oj2mm by welding points fixed. A pasty-shaped solder, preferably Copper solder with addition of nickel, attached, the other side wall inserted and the one prepared and assembled in this way Plunger brought into a soldering furnace, v / o at a temperature of about 1100 ° all individual parts together be soldered tightly. Now it becomes the internal gearing load-bearing side wall 3 in) pre-cut area e.g. through High-frequency hardened and finally the bearing bore, the internal toothing and the grooves are used for receiving the learning of poetry completed by mechanical processing.
Die Verbindung der Einzelteile des Kolbens kann zum Teil auch durch Schweißen erfolgen, und zwar Insbesondere die Verbindung der Kolben'flanken 1 mit den Seitenwänden 2 und 3· Hierfür ist die Anwendung des Elektronenstrahl» oder Laserstrahlschweißverfahrens besonders geeignet.The connection of the individual parts of the piston can also be done in part by welding, in particular the Connection of the piston flanks 1 with the side walls 2 and 3 · For this purpose, the use of the electron beam » or laser beam welding processes are particularly suitable.
Der erfindungsgemäße Kolben zeichnet sich 'durch eine rationelle Fertigung aus, da eine mechanische spanabhebende Bearbeitung nur an wenigen Stellen erforderlich is.t. Er hat ein geringeres Gewicht als ein Gußkolben, und Rann auf Grund der vielen Gleichteile praktisch ohne Unwucht hergestellt werden. ,The piston according to the invention is characterized by an efficient production, since a mechanical cutting Processing is only necessary in a few places. It is lighter than a cast piston, and Rann can be manufactured with practically no imbalance due to the many identical parts. ,
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- 1973-12-13 CA CA188,103A patent/CA986419A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE2262619B2 (en) | 1978-01-05 |
| US3877849A (en) | 1975-04-15 |
| DE2262619C3 (en) | 1978-08-31 |
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